镍是怎样炼成的？
马氏体
2022-03-10 13:39
近期，国际期货市场上围绕镍的激烈博弈引人关注，其中涉及多种镍的冶炼产品，包括纯镍金属（镍板、镍粒等）、镍铁和高冰镍等。这些镍是如何冶炼出来的，使用价值如何？观网上关于镍期货的文章已经不少了，今天我就从镍冶炼的角度，来做一个简单的梳理。
地球上的镍矿可分为硫化镍矿和红土镍矿两大类。
硫化镍矿赋存于岩石中，由远古的岩浆活动从地下深处带来。我国著名的金川镍矿（上图为金川镍矿功勋矿坑）和俄罗斯的镍矿就属于硫化镍矿。
硫化镍矿的主要成分是铜、铁、镍的硫化物，还含有钴和贵金属，有很高的经济价值，也便于开采冶炼。
在冶炼炉（闪速炉或富氧顶吹熔炉）中，硫化镍矿被部分氧化，复杂的多金属硫化物分解为镍、铁、铜硫化物的熔体——锍；部分硫化铁被氧化成氧化亚铁，与造渣剂石英砂结合为硅酸铁炉渣而被除去；矿石中的氧化钙等杂质也在这个过程被除去。这种锍的镍含量较低，被称作低镍锍。
低镍锍再在转炉吹氧冶炼，进一步氧化除去硫化铁，得到硫化镍和硫化铜含量更高的高镍锍。
高镍锍浇注凝固后，得到的固体就是高冰镍，成分上以硫化镍为主，也含有较多硫化铜，还有一部分铜镍铁合金。
硫化镍和硫化铜在结晶过程中发生分离。对高冰镍进行破碎和浮选，就可以分出硫化镍和硫化铜，分别用于提炼镍和铜。
把硫化镍熔融铸造成电极板，放入电解槽的阳极，硫化镍氧化分解为镍离子和硫。在阴极插入薄镍板作为始极板，电解液中的镍离子在其上还原沉积，得到电解镍板。
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红土镍矿是含镍的岩石在热带环境下风化得到的。岩石中的可溶性组分被流水带走，镍以不溶的氧化物、氢氧化物、硅酸盐的形态得到富集并残留在红土中，故称红土镍矿。
在世界镍储量分布中，位于热带地区的澳大利亚、巴西、古巴、印度尼西亚等国拥有丰富的红土镍矿资源。
随着硫化镍矿资源的减少和红土镍矿开发技术的成熟，资源丰富、开采容易的红土镍矿已成为镍矿开发中的主力，占到全球镍矿总产量的约三分之二。
红土镍矿的冶炼工艺分为火法和湿法两大类。
火法冶炼是把镍矿和煤、石灰石一起投入回转窑（上图中的绿色大管子）中焙烧，再送入电弧炉中冶炼，使矿物中的镍还原。由于红土镍矿也含铁（故而呈红色），铁也一并被还原，得到镍铁合金，主要用于不锈钢的冶炼。
镍铁合金和不锈钢是本次镍期货风波中涉事的中国企业——青山控股在世界最大镍生产国印尼的主要产品。2014年起印尼政府对镍矿出口进行了限制，要求镍矿在本地冶炼加工以提高附加值，对我国的镍矿供应造成极大的压力。于是，中国企业开启大规模投资印尼镍冶炼厂的热潮，有十余家中国企业在印尼建厂，产量占到印尼总产量的约九成。其中大多数中国企业的产品主要也是镍铁和不锈钢。
随着电动车的蓬勃发展，高能量密度的动力电池对镍的需求越来越大。青山等企业实现了镍铁合金转产高冰镍，即在红土镍矿还原熔炼的过程中加入硫化剂，把金属镍转化为高镍锍。与硫化镍矿火法冶炼得到的高冰镍相比，红土镍矿还原硫化得到的高冰镍的镍含度更高。高冰镍通过硫酸浸出，即可得到三元正极材料的原料硫酸镍。
红土镍矿冶炼的另一大流派是湿法冶金，即用硫酸在加热加压的条件下把镍浸出为硫酸镍溶液（上图为中冶在巴布亚新几内亚的瑞木镍矿项目），净化除杂后沉淀得到氢氧化镍。如果镍矿中含有较多的钴，则得到的是氢氧化镍钴。氢氧化镍和氢氧化镍钴可直接用于生产镍钴锰或镍钴铝三元正极材料。
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目前工业上镍最重要的用途是冶炼不锈钢，而我国恰是不锈钢第一生产大国。随着电动车的兴起，镍在锂离子电池中的用量也越来越大。和我国巨大的镍需求量相比，我国的镍资源并不丰富，对外依存度高达80%。
近年来，我国企业不断地走出去，在海外布局越来越多的镍矿项目。
这当然是为了追求企业的发展、满足国内巨大的镍需求。
更重要的是，我们和西方国家、西方公司是不一样的。
我们为偏远的矿区架桥修路、通水通电，既方便了自己，又照顾到当地百姓的生活；我们建学校、盖医院，把原始部落接入现代文明，为所在国的发展培养出宝贵的技术人才；我们不止考虑自己获取财富，也为当地贡献税收和就业、培育起产业链，让更多人搭上中国经济发展的顺风车。这样合作共赢的海外镍矿开发，亦是我们建设人类命运共同体的组成部分。
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